CN110257638A - 一种分别回收固体废物中锰、铜、锌的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种分别回收固体废物中锰、铜、锌的方法，包括以下步骤：将固体废物用稀硫酸溶解，得到废液溶液①，浓缩富集，提高溶解液中金属含量得到溶液②；将溶液②进行电解，获得电解铜与溶液③；将电解过程中产生的溶液③加入片碱调节溶液PH，固液分离获得溶液④与锌锰混合物；将溶液④通过双极膜分离获得稀硫酸与稀碱液；将锌锰混合物通过碱性浸出获得锰化合物与溶液⑤；将碱性浸出过程中获得溶液⑤进行电解，获得电解锌；将锰化合物使用溶解液溶解获得溶液⑥，采用电解方式获得电解锰；本发明提供了一种可行性高、分离效果好、最大程度上回收固体废物中有价成分的处理工艺。

Description

一种分别回收固体废物中锰、铜、锌的方法
技术领域
本发明涉及废物回收及环境保护技术领域，尤其是涉及一种固体废物中低锰、低铜、低锌的回收方法。
背景技术
随着国民经济快速发展，对各类金属材料要求愈加严格，与之带来的就是各类金属污泥总量愈加增多，特别是低金属含量(金属含量小于1wt％)金属污泥处置一直是个极为棘手的问题。加之金属污泥属于危险废弃物，性质不稳定，重金属极易迁移至土壤中，最终迁移至人体体内。
目前，国内外对低含量金属污泥处理的常规方法有焚烧、填埋等。此类方法虽然将金属污泥的浸出毒性降低，但无法将电镀污泥中有价金属的价值充分利用，尤其是锰、铜、锌等金属。
发明内容
本申请针对现有技术的不足，本发明提供了一种分别回收固体废物中锰、铜、锌的方法。本发明可行性高、分离效果好、最大程度上回收有价成分。
本发明的技术方案如下：
一种分别回收固体废物中锰、铜、锌的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将固体废物加入到硫酸溶液中，充分搅拌溶解，在温度为40-60℃的条件下，搅拌1-3h，获得溶液①；
(2)将步骤(1)中产生的溶液①进行浓缩富集，获得溶液②；
(3)对步骤(2)中所得溶液②进行电解，获得电解铜与溶液③，电解阴极板材质为不锈钢，阳极板材质为钛材；
(4)向步骤(3)中所得溶液③中加入碱液，调节溶液pH至8-10，常温下充分搅拌1-2h，固液分离，获得溶液④与锌锰混合物；
(5)利用电渗析对步骤(4)中所得溶液④进行分离，回收稀硫酸与稀碱液，将回收所得稀硫酸回用至步骤(1)中配制硫酸溶液，所得稀碱液回用至步骤(4)中调节溶液pH；
(6)向步骤(4)中产生的锌锰混合物中加入碱液，充分搅拌溶解，获得溶液⑤与锰化合物；
(7)对步骤(6)中获得的溶液⑤进行电解，获得电解锌，阴极板材质为纯铝、阳极板材质为铅银合金，所得电解尾水循环用至步骤(6)中碱液的配制；
(8)将步骤(6)中所得的锰化合物加入溶解液，获得溶液⑥，溶解液用量与锰化合物质量比为2-4:1，溶解时间为3-5h；
(9)对步骤(8)中所得的溶液⑥进行电解，获得电解锰，电解阴极板材质为不锈钢，阳极材质为铅银合金。
步骤(1)中所述硫酸溶液的质量浓度为20-30％；所述硫酸溶液用量与固体废物的质量比为3-6:1。
步骤(4)、(6)中所述碱液浓度为3-6mol/L，碱液用量与锰锌混合物的质量比为2-4:1；所述碱液为氢氧化钠溶液。
步骤(8)中所述溶解液成分为水、硫酸及硫酸铵，其中，水、硫酸与硫酸铵的质量比为100:80:120-140。
所述固体废物中铜含量小于1wt％，镍含量小于1wt％，铬含量小于1wt％。
本发明专利有益的技术效果在于：
1.本发明克服了传统处置方法中无法分类回收低含量金属污泥中有价金属的弊端，并解决了固体废物中有价金属大肆浪费等的现象；本发明通过溶解、固液分离、电解等简单工艺直接得到了电解锌、电解锰、电解锌等高纯度产品，工艺简单，大量减少了成本投入，且回收产品质量高，实现了变废为宝的想法。
2.本发明实现了湿法处理低含量重金属固体废弃物过程中回收有价金属的目标，循环利用回收所得的酸、碱溶液，又保证了外排废水中一类重金属(铜、锰、锌)达到环保排放要求。本发明方法尤其适用于低含量重金属固体废弃物的处理，在降低固体废弃物对环境危害的同时，实现了对固体废弃物中有价金属利用价值的最大化，为企业产生社会效益、经济效益。
3.本发明充分利用浓缩富集的方法与电化学还原方法的协同作用，大幅降低了湿法处理低含量重金属固体废弃物的难度，利用浓缩富集提高有价金属的含量，使得单位体积电解质含量增强，导电性增强，特别有利于在电场的作用下实现废液中金属在阴极表面的沉积；
4.本发明综合利用氢氧化锌两性氧化物的性质及电化学还原方法，利用高浓度碱液分离锰锌富集物中锰化合物与锌化合物，同时基于锌的碱性电解过程中不消耗片碱性质，电解回收锌后，电解尾水可继续用于锰锌富集物分离过程中的碱液的配制，循环使用，降低处置成本；
5.本发明实施过程中回收了体系中酸与碱，一方面节约了处理成本，另一方面降低了对水体的污染与人体健康的风险。由此可得，本发明可行性高、分离效果好、最大程度上回收有价金属成分，实现变废为宝的最大利益化。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1
取某厂产生的固体废物(铜含量约0.8wt％，镍含量约0.8wt％，铬含量约0.8wt％))600kg，向固体中加入浓度为20wt％的硫酸溶液进行充分搅拌溶解，溶解液质量与危险固体的质量比为3：1，溶解温度为40℃，搅拌时间1h，获得溶液①；将溶液①进行浓缩富集，提高溶液中金属含量，获得溶液②，以不锈钢阴极和钛材阳极电解获得纯度为97.3％的电解铜与溶液③，向溶液③中加入碱液，调节溶液pH至8，常温下充分搅拌，搅拌时间1h，固液分离，获得溶液④与锌锰混合物；将溶液④打入电渗析设备中，得到稀硫酸和稀碱液，将稀硫酸回用至固体废物的溶解步骤中，稀碱液回用至溶液③的pH调节中；向锌锰混合物中加入碱液进行充分搅拌溶解，碱液浓度为3mol/L，碱液质量与锰锌混合物的质量比为2:1，固液分离获得溶液⑤与锰化合物；以阴极板材质为纯铝、阳极板材质为铅银合金为电极，电解溶液⑤，获得纯度为98.3％电解锌，随后向锰化合物中加入溶解液，溶解液质量与锰化合物质量比为2：1，其中溶解液中各组分质量比为：水：硫酸：硫酸铵质量比为100：80：120，溶解3h，获得溶液⑥，并以阴极板材质为不锈钢，阳极材质为铅银合金电极，电解溶液⑥，获得纯度为98.1％的电解锰，其中电解铜、电解锌、电解锰的回收率均达到了97％以上，详情见表1。
实施例2
取某厂产生的固体废物(铜含量约0.6wt％，镍含量约0.5wt％，铬含量约0.6wt％)800kg，向固体中加入浓度为25wt％的硫酸溶液进行充分搅拌溶解，溶解液质量与固体废物的质量比为4.5：1，溶解温度为50℃，搅拌时间2h，获得溶液①；将溶液①进行浓缩富集，提高溶液中金属含量，获得溶液②，以不锈钢阴极和钛材阳极电解获得纯度为98.2％的电解铜与溶液③，向溶液③中加入碱液，调节溶液pH至9，常温下充分搅拌，搅拌时间1.5h，固液分离，获得溶液④与锌锰混合物；将溶液④打入电渗析设备中，得到稀硫酸和稀碱液，将稀硫酸回用至固体废物的溶解步骤中，稀碱液回用至溶液③的pH调节中；向锌锰混合物中加入碱液进行充分搅拌溶解，碱液浓度为4.5mol/L，碱液质量与锰锌混合物的质量比为3:1，固液分离获得溶液⑤与锰化合物；以阴极板材质为纯铝、阳极板材质为铅银合金为电极，电解溶液⑤，获得纯度为98.6％电解锌，随后向锰化合物中加入溶解液，溶解液质量与锰化合物质量比为3：1，其中溶解液中各组分质量比为：水：硫酸：硫酸铵质量比为100：80：130，溶解4h，获得溶液⑥，并以阴极板材质为不锈钢，阳极材质为铅银合金电极，电解溶液⑥，获得纯度为97.4％的电解锰，其中电解铜、电解锌、电解锰的回收率均达到了96％以上，详情见表1。
实施例3
取某厂产生的固体废物(铜含量约0.6wt％，镍含量约0.5wt％，铬含量约0.6wt％)1000kg，向固体中加入浓度为30wt％的硫酸溶液进行充分搅拌溶解，溶解液质量与固体废物的质量比为6：1，溶解温度为60℃，搅拌时间3h，获得溶液①；将溶液①进行浓缩富集，提高溶液中金属含量，获得溶液②，以不锈钢阴极和钛材阳极电解获得纯度为99.2％的电解铜与溶液③，向溶液③中加入碱液，调节溶液pH至10，常温下充分搅拌，搅拌时间2h，固液分离，获得溶液④与锌锰混合物；将溶液④打入电渗析设备中，得到稀硫酸和稀碱液，将稀硫酸回用至固体废物的溶解步骤中，稀碱液回用至溶液③的pH调节中；向锌锰混合物中加入碱液进行充分搅拌溶解，碱液浓度为6mol/L，碱液质量与锰锌混合物的质量比为4:1，固液分离获得溶液⑤与锰化合物；以阴极板材质为纯铝、阳极板材质为铅银合金为电极，电解溶液⑤，获得纯度为98.8％电解锌，随后向锰化合物中加入溶解液，溶解液质量与锰化合物质量比为4：1，其中溶解液中各组分质量比为，水：硫酸：硫酸铵质量比为100：80：140，溶解5h，获得溶液⑥，并以阴极板材质为不锈钢，阳极材质为铅银合金电极，电解溶液⑥，获得纯度为98.1％的电解锰，其中电解铜、电解锌、电解锰的回收率均达到了99％以上，详情见表1。
检测例：
实施例1～3回收得到的产品的浓度或纯度以及回收率如表1所示：
表1
以上所述，是说明性的而不是限定性的，因此在本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替代，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种分别回收固体废物中锰、铜、锌的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将固体废物加入到硫酸溶液中，充分搅拌溶解，在温度为40-60℃的条件下，搅拌1-3h，获得溶液①；
(2)将步骤(1)中产生的溶液①进行浓缩富集，获得溶液②；
(3)对步骤(2)中所得溶液②进行电解，获得电解铜与溶液③，电解阴极板材质为不锈钢，阳极板材质为钛材；
(4)向步骤(3)中所得溶液③中加入碱液，调节溶液pH至8-10，常温下充分搅拌1-2h，固液分离，获得溶液④与锌锰混合物；
(5)利用电渗析对步骤(4)中所得溶液④进行分离，回收稀硫酸与稀碱液，将回收所得稀硫酸回用至步骤(1)中配制硫酸溶液，所得稀碱液回用至步骤(4)中调节溶液pH；
(6)向步骤(4)中产生的锌锰混合物中加入碱液，充分搅拌溶解，获得溶液⑤与锰化合物；
(7)对步骤(6)中获得的溶液⑤进行电解，获得电解锌，阴极板材质为纯铝、阳极板材质为铅银合金，所得电解尾水循环用至步骤(6)中碱液的配制；
(8)将步骤(6)中所得的锰化合物加入溶解液，获得溶液⑥，溶解液用量与锰化合物质量比为2-4:1，溶解时间为3-5h；
(9)对步骤(8)中所得的溶液⑥进行电解，获得电解锰，电解阴极板材质为不锈钢，阳极材质为铅银合金。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述硫酸溶液的质量浓度为20-30％；所述硫酸溶液用量与固体废物的质量比为3-6:1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)、(6)中所述碱液浓度为3-6mol/L，碱液用量与锰锌混合物的质量比为2-4:1；所述碱液为氢氧化钠溶液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(8)中所述溶解液成分为水、硫酸及硫酸铵，其中，水、硫酸与硫酸铵的质量比为100:80:120-140。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固体废物中铜含量小于1wt％，镍含量小于1wt％，铬含量小于1wt％。
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